Вопрос, как происходят "блэкауты"?

AGRESSOR> Сабж. Всегда говорят о перегрузках в сети, о замыканиях. Но почему отдельный сегмент не изолируется, почему в обход не начинают работать другие линии? Почему начинаются веерные отключения? Я так понимаю, что активная нагрузка вырастет на тот самый район, и окрестные районы, где и произошло отключение по причине КЗ.
Это тема даже в первом приближении - на очень хороший докторский диссер.

Дело не только в активной нагрузке, но и в реактивной. Вводная:
Сеть у нас - переменного тока. Генераторы на ЭС должны работать на сеть синхронно: пик их напряжения должен совпадать с пиком напряжения в сети. Если частота чуть поплывёт и периоды расстроятся, то ты получишь дикие непроизводительные потери. Ну, в предельном случае, рассинхронизация на 180 градусов. Когда в сети "плюс", на генераторе "минус". Что происходит? Генератор начинает работать против сети, через него начинает течь большой ток из сети, генератор сгорает нафиг (при ТАКОМ рассогласовании - мгновенно). Конечно, этого не допустит автоматика, поэтому как только рассогласование начнёт нарастать, будут приняты меры: генератор будет отключен от сети. Частоты сети и генератора должны быть выдержаны с высокой точностью, иначе начинает плыть фаза и получается такое рассогласование.

Теперь представь себе изолированую сеть "генератор-потребитель". Генератор тихонько гудит и выдаёт 50Гц, потребитель смотрит телек.
Потребитель взял и включил электрочайник, что произошло? Напряжение просело, генератору стало трудно вращаться, просела частота. На ЭС просекли тему, добавили пару, раскрутили генератор, выровняли частоту. Теперь потребитель выключил чайник. Генератор начал вращаться быстро, частота резко выросла... Ну, на ЭС скомандовали кочегару потише, частоту и напряжение снова привели к норме.

Теперь представь себе конструкцию, в которой n потребителей соединены с k генераторами через провода, которые могут пропускать конечную мощность. Крупный потребитель в сегменте сети А начал потреблять больше, чем способны поставить ему генераторы. Сегмент А соединён с остальной сетью через провод, который пропускает 100МВт, через него стала поступать мощность для покрытия дефицита. Теперь А ещё увеличил потребление, 100МВт не хватает для покрытия недостатка. Напряжение в А начинает падать, как и частота. Сегмент А начинает рассогласовываться с остальной сетью. Переток ему мощности становится невозможным: начинаются очень большие потери в сетях, сеть (и без того нагруженая) нагружается тупым непроизводительным гонянием тока на собственный нагрев.
У диспетчера единственный разумный выход - отключение сегмента А , чтобы ограничить разрастание проблемы.
А теперь вариант альтернативный: в А отключился крупный потребитель (сгорел трансформатор, выбило район города, автоматика отключила его). А до того потреблял много, вдруг начал потреблять мало, частота в сегменте резко возросла, снова рассогласование с сетью... Диспетчеру опять-таки делать нечего - отключает его. Если у А был дефицит мощности 100МВт, отключился район на 50, то после отлючения ЛЭП на 100МВт у него дефицит 50МВт... Опять начинаются танцы с бубном - кого-то надо отключать.

Это очень примитивное описание. Есть куча мер, которые такие примитивные вещи позволяют бороть. За сто лет люди многому научились. Но и сложность сетей сильно выросла. Сеть - куча трансформаторов, генераторов, потребителей с ненулевыми реактивными мощностями, переходные процессы в них бывают очень сложны - "отключить" гигаватт - вовсе не то же самое, что отключить киловатт.
И даже на таком примитивном уровне нельзя забывать, что у станций своя специфика, их маневренность ограничена (вспомнить хотя б Чернобыль, реактор которого попал в йодную яму из-за диспетчерских ограничений)...

В общем, иногда-таки не справляются. :\

GOGI>...Мое ИМХО что в этом деле, как и вообще в диспетчеризации, за мат.моделированием системы. Вычислительных мощностей на это думаю уже хватит, дело за малым - за построением адекватной математической модели конкретной системы.

Категорически против! Энергосистема - своего рода эвм на базе проводов, трансформатов, выключателей и производителей-потребителей. "Вылетает" раз в десять лет.
а ты предлагаешь управлять ей с помощью ЭВМ, "вылетающей" на два-три порядка чаще.

Мишка и Малюх сейчас накинутся и задолбят непонятными терминами - ещё бы, такую кормушку вечную (ЕЭС - громадные баблопотоки, бюрократия и баблопопил) какой-то ленивец у них пытается забрать.

GOGI> Ну и с точки зрения экономики надо думать, что лучше, угрохать кучу денег на такую систему или получать блэкаут раз в несколько десятилетий.

Конечно блэк-аут! А то народ начинает думать, что электрическтво в розетке образуется, ака вода в колодце. Разлагаться морально, оторвавшись от природы и плевать в колодец цивилизации.

GOGI>> Ну и с точки зрения экономики надо думать, что лучше, угрохать кучу денег на такую систему или получать блэкаут раз в несколько десятилетий.
lenivec> Конечно блэк-аут! А то народ начинает думать, что электрическтво в розетке образуется, ака вода в колодце. Разлагаться морально, оторвавшись от природы и плевать в колодец цивилизации.

Вот и начальники с тобой согласны - "а, ну если раз в несколько десятилетий, что ж тогда энтих ученых дармоедов кормить? Да на эти ж деньги можно купить столько полезных вещей!!"

Щас я конкретный пример приведу, как ЭВМ ухудшило надежность мелкой энергосистемы.

с башорга:
В одном отдалённом посёлке на электроподстанции стоит древний компьютер, который снимает и отправляет показания с приборов на центральную.
Бывает, он зависает.
Так, чтобы не посылать человека за несколько десятков км. для перезагрузки компа, они удалённо вырубают на несколько секунд свет во всём посёлке.

Татарин> Сеть у нас - переменного тока. Генераторы на ЭС должны работать на сеть синхронно: пик их напряжения должен совпадать с пиком напряжения в сети. Если частота чуть поплывёт и периоды расстроятся, то ты получишь дикие непроизводительные потери.
Минутку. Спокойствие, только спокойствие.
Эти "непроизводительные потери" уйдут на самосинхронизацию генератора с сетью.
А диспетчеры и автоматика должны следить за соотношением "пар - ток". За фазой генератор сам присмотрит.

Anika> Минутку. Спокойствие, только спокойствие.
Anika> Эти "непроизводительные потери" уйдут на самосинхронизацию генератора с сетью.
Anika> А диспетчеры и автоматика должны следить за соотношением "пар - ток". За фазой генератор сам присмотрит.
Эээ... и да, и нет. У любой синхронной машины частота напряжения зависит от оборотов, тут уж просто вынь да положь.
Если ты имеешь в виду, что асинхронный генератор "подстраивается" под сеть, то это актуально только в небольшом диапазоне углов проскальзывания... При определённых условиях машина может и стать двигателем, даже небольшая перегрузка опасна. И что-то должно определять частоту в сети, в любом случае.

Представь себе, что асинхронный генератор 1МВт подключен к потребителю 1МВт, система соединена с внешним миром через ЛЭП 0.1МВт. Пусть потребитель увеличил свою мощность до 1.2МВт. Что при этом по-твоему происходит?

Fakir> А существует ли/возможно ли/целесообразно ли(технически и экономически) вставка в сеть в разных местах сугубо реактивных сопротивлений переменной величины, в целях регулировки и подстройки фазы?
Есть такие штуки, называются - удивись! - "реакторы".
Только там тоже всё непросто.

Татарин> Представь себе, что асинхронный генератор 1МВт подключен к потребителю...
Туплю, наверно. Но асинхронный генератор представить себе не могу...

А, имелся в виду рассинхронизованный генератор
Татарин>> Представь себе, что асинхронный генератор 1МВт подключен к потребителю 1МВт, система соединена с внешним миром через ЛЭП 0.1МВт. Пусть потребитель увеличил свою мощность до 1.2МВт. Что при этом по-твоему происходит?
Автоматика должна отрубить часть потребителей. Иначе будет хреново.
Случалось видеть пульсации в сети. Лампочки хорошо показывают.
Похоже, тот самый случай.

---

ЗЫ. Как-то наблюдал процесс пуска небольшой ГЭС (то ли Рузское, то ли Можайское водохранилище). Процесс недолгий. Турбина выходит на штатную частоту, оператор смотрит на фазомер, и в нужный момент нажимает нужную кнопку

Татарин>> Представь себе, что асинхронный генератор 1МВт подключен к потребителю...
Anika> Туплю, наверно. Но асинхронный генератор представить себе не могу...
Почему? Запросто. Поле статора опережает - двигатель. Поле статора запаздывает - генератор.

Anika> ЗЫ. Как-то наблюдал процесс пуска небольшой ГЭС (то ли Рузское, то ли Можайское водохранилище). Процесс недолгий. Турбина выходит на штатную частоту, оператор смотрит на фазомер, и в нужный момент нажимает нужную кнопку
Ага. На мелких ГЭС это вручную и делали. У нас в Эльва только в 2003-м автоматику запуска поставили.

Anika>> Минутку. Спокойствие, только спокойствие.

Татарин> Эээ... и да, и нет. У любой синхронной машины частота напряжения зависит от оборотов, тут уж просто вынь да положь.
И энергетики уже лет 50 мечтают развязать генераторы с сетью. И все уже есть: и полупроводниковые сверхмощные устройства и накопители - сверхпроводящие кольца или ленточные гиронакопители. Бабла нет

Ник

Wyvern-2> И энергетики уже лет 50 мечтают развязать генераторы с сетью. И все уже есть: и полупроводниковые сверхмощные устройства и накопители - сверхпроводящие кольца или ленточные гиронакопители. Бабла нет
И я энергетиков вполне понимаю.
Но сверхпроводники и гиронакопители - пока что из области экстрима.
"Бабла нет"? Энергобизнес - очень доходное дело (чубайса помните?).

Anika> "Бабла нет"? Энергобизнес - очень доходное дело (чубайса помните?).

Хе-хе... "есть да не про вашу честь..."

lenivec> Категорически против! Энергосистема - своего рода эвм на базе проводов, трансформатов, выключателей и производителей-потребителей. "Вылетает" раз в десять лет.
lenivec> а ты предлагаешь управлять ей с помощью ЭВМ, "вылетающей" на два-три порядка чаще.
lenivec> Мишка и Малюх сейчас накинутся и задолбят непонятными терминами

Есть такой термин - горячее резервирование. Очень простой и понятный. Простым увеличением числа одновременно задействованных компьютеров (или их комплектующих) можно радикально увеличить надежность системы в целом. Так что велосипед изобрели и украли уже до нас.

GOGI> Мое ИМХО что в этом деле, как и вообще в диспетчеризации, за мат.моделированием системы. Именно. В США энергетическая система состоит из независимых кусков, поэтому аварийные ситуации часто приводят к дифуре оптимизации, которая не имеет устойчивого решения.
В СССР было всё ровно наоборот. Сети проектировались и строились так, чтобы всегда было устойчивое решение. Поэтому в СССР не было ни одной масштабной аварии на единой сети, в то время как в США за то же время их было несколько штук очень тяжёлых и затяжных.

AGRESSOR> Сабж. Всегда говорят о перегрузках в сети, о замыканиях. Но почему отдельный сегмент не изолируется, почему в обход не начинают работать другие линии?
Ну почему же - другие линии работать начинают. Если они есть и их пропускная способность достаточная для принятия дополнительной нагрузки.

Татарин> Теперь А ещё увеличил потребление, 100МВт не хватает для покрытия недостатка. Напряжение в А начинает падать, как и частота.
Напряжение просядет за счет омических потерь в линии, да. Но за счет чего просядет в сегменте частота? За счет перегруза генерирующих мощностей в сегменте? ИМХО, гораздо раньше пройдет отключение по перегрузке самих линий.

Татарин> А теперь вариант альтернативный: в А отключился крупный потребитель (сгорел трансформатор, выбило район города, автоматика отключила его). А до того потреблял много, вдруг начал потреблять мало, частота в сегменте резко возросла, снова рассогласование с сетью... Диспетчеру опять-таки делать нечего - отключает его.
Ну снизить генерацию в сегменте можно гораздо быстрее и проще, чем нарастить, вплоть до перевода турбогенераторов в моторный режим с потреблением энергии от сети. ГЭС и ТЭЦ в теплофикационном режиме вполне себе позволяют резкие сбросы нагрузки.

GOGI> Поэтому единственным надежным способом является применение противаварийной автоматики. Делительной, разделяющей сегменты сети, начавшие работать несинхронно, разгрузочной, отключающей неответственных потребителей и прочей. Дело за малым - чтобы автоматика правильно отработала, нужно знать куда её ставить и на что настраивать.
Проблема в том, что ВСЕХ ситуаций автоматика отработать не может в силу того, что такая автоматика стоила бы безумных денег Поэтому она предназначена для работы в условиях некоторого набора достаточно стандартных ситуаций, для которых разработаны стандартные же алгоритмы функционирования. При попытке предусмотреть все АСУ погребет под собой управляемый объект .

Ситуация, произошедшая буквально на глазах:
Городская подстанция 10 кВ, в ремонт выведен один из питающих вводов (их два). Каждый из них в штатном режиме питает свою половину (секцию), с которой уже раздается питание далее по линиям, причем некоторым потребителям может идти две линии - как с одной, так и с другой секции, что в принципе обеспечивает резервирование при работе подстанции в штатном режиме.
Но т.к. один ввод был выведен в ремонт, то питание шло с другого ввода через секционный выключатель и резерва фактически не было. Такая ситуация обычно бывает раз в два года при проведении профработ (и то, по нормативам можно даже и раз в шесть лет).
Соответственно, в один прекрасный момент что-то случилось с одной из отходящих линий - автоматика ее отключила. Но по всей видимости, этот перегруз сильно сократил время жизни линии единственного работающего ввода, смерть которого пришла через пару минут . И усё... Подстанция полностью осталась без питания, оставив без него же всех потребителей по обеим секциям. И даже второй ввод можно было бы включить - все было уже готово (заземлители сняты, разъединители включены)... но там стояли вакуумные выключатели, которые включать на нагрузку можно ТОЛЬКО через управляющую схему. А запитать ее было нечем
Половина района города минут сорок сидела без света, пока вручную не отключили на подстанции все лишнее и не подали на секцию напряжение по отходящей линии. Такая вот автоматика

U235> Проблема в том, что быстро все происходит, а электростанции реагируют гораздо медленнее, что приводит к печальным последствиям для всех.
А черт его знает - техническая ли причина или же рас...во, то бишь причина организационного характера. Приходилось видеть объекты, на которых обслуживающий персонал не появлялся чуть ли не десятилетиями - и это подконтрольные объекты регионального "АО Энерго.."